SerieProblemas_16761
Páginas: 13 (3046 palabras)
Publicado: 20 de octubre de 2015
Dr. Rogelio Cuevas García
Serie de problemas
Ingeniería de Reactores
Ingeniería de Reactores
Serie de Problemas
Repaso cinética
1. Tomado de (Wallas 2.7)
La condensación del formaldehído (A) con el parasulfonato de sodio (B) fue estudiada por
Stults, Moulton y McCarthy (Chem. Eng. Prog. Symposium series, (1952), 4, p. 38) en un
reactor intermitente. Los datos de la rapidez de formación delmonómero (MA) se siguió a
100 C y pH=8.35. Inicialmente las cantidades presentes de A y B eran iguales. Determine si
los datos se ajustan a una ecuación de ley de potencias.
CF, gmol/L
t, min
0.131
0
0.123
10
0.121
20
0.117
30
0.111
40
0.104
60
Explique el resultado obtenido. Podría mejorar el experimento realizado, explique.
2. Tomado de Fogler: P5-4a
La isomerización irreversible:
A B
Serealiza en un reactor intermitente, donde se obtuvieron los siguientes datos de
concentración contra tiempo:
t, min.
CA, mol/dm3
0
4.0
3
2.89
5
2.25
8
1.45
10
1.0
12
0.65
15
0.25
17.5
0.02
a) Determine el orden de reacción, , y el coeficiente cinético, kA.
b) Si fuera posible repetir este experimento para determinar la cinética, ¿Qué haría usted
diferente? ¿Se realizaría la corrida atemperatura mayor, igual o más alta?, ¿Tomaría los
mismos puntos? Expliqué.
c) Se cree que el técnico cometió un error de dilución en la concentración tomada a los
17.5 minutos. ¿Qué piensa usted?
3. (J. M. Smith)
Se desea diseñar un reactor tubular para la producción de butadieno por medio de la
reacción en fase gaseosa:
C4H5 C4H6 + H2O
Para ello debe determinarse la ecuación de velocidad dereacción. Por una parte se sabe que
la reacción puede considerarse irreversible y de primer orden. Por el otro se realizó una
serie de experiencias para determinar el comportamiento de k con la temperatura. Se
obtuvieron los siguientes datos:
Temperatura [=] ºC 559 582 604 627 649
k [=] L-1
0.28 0.82 2.00 5.00 10.8
Determine el comportamiento del coeficiente cinético k, en función de latemperatura.
1/9
Dr. Rogelio Cuevas García
Serie de problemas
Ingeniería de Reactores
4. Problemas 3.15 y 3.16 (Levenspiel 3ra edición)
La sacarosa se hidroliza a la temperatura ambiente por la acción catalítica de la enzima
sucrosa del siguiente modo:
sacarasa
sacarosa
productos
Partiendo de una concentración de sacarosa CA0=1.0 mmol/L y de una concentración de
enzima CE0=0.01 mmol/L. Seobtuvieron los siguientes datos en un reactor intermitente
(Las concentraciones se han calculado a partir del ángulo de rotación óptica):
CA,
0.84 0.68 0.53 0.38 0.27 0.16 0.09 0.04 0.018 0.006 0.0025
mmol/L
t, h
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Comprobar si estos datos se pueden ajustar por una ecuación cinética del tipo de MichaelisMenten, o
rA
k 3C AC E 0
C A CM
Si el ajuste es razonable, calcular losvalores de k3 y CM, Utilizar el método integral de
análisis de datos.
Reactores ideales isotérmicos.
5. Problema 5.3 (O. Levenspiel, 2da Edicón)
En reactor discontinuo se planifica la conversión de A en R. La reacción se efectúa en fase
líquida; La estequiometría de la reacción es: A→B; y la velocidad de reacción es la
indicada en la tabla 5-P3. Calcúlese el tiempo que debe reaccionar cada cargapara que la
concentración descienda de CA0=1.3 mol/L a CA=0.3 mol/L.
Tabla 5-P3
CA, mol/L
(-RA),
mol/(L*min)
0.1 0.2
0.1 0.3
0.3
0.5
0.4
0.6
0.5
0.5
0.6
0.25
0.7
0.1
0.8
0.06
1.0
0.05
1.3
2.0
0.045 0.042
6. (Problema 5.4 Levenspiel 2da edición, modificado)
Utilizando los datos del problema 5.3 calcule el tiempo espacial () necesario para que la
concentración descienda desde CA0=1.3mol/L a CAS=0.3 mol/L en un reactor CSTR
7. (Problema 5.5, Levenspiel 2da edición)
a) Para el problema 5.3 calcule el tamaño del reactor de mezcla completa par alcanzar una
conversión de 75% con una alimentación de 1000 mol/hr (CA0=1.2 mol/L).
b) Repítase el apartado A si se duplica el caudal de alimentación, es decir se desean tratar
2000 moles de A/hr.
2/9
Dr. Rogelio Cuevas García
Serie de...
Serie de problemas
Ingeniería de Reactores
Ingeniería de Reactores
Serie de Problemas
Repaso cinética
1. Tomado de (Wallas 2.7)
La condensación del formaldehído (A) con el parasulfonato de sodio (B) fue estudiada por
Stults, Moulton y McCarthy (Chem. Eng. Prog. Symposium series, (1952), 4, p. 38) en un
reactor intermitente. Los datos de la rapidez de formación delmonómero (MA) se siguió a
100 C y pH=8.35. Inicialmente las cantidades presentes de A y B eran iguales. Determine si
los datos se ajustan a una ecuación de ley de potencias.
CF, gmol/L
t, min
0.131
0
0.123
10
0.121
20
0.117
30
0.111
40
0.104
60
Explique el resultado obtenido. Podría mejorar el experimento realizado, explique.
2. Tomado de Fogler: P5-4a
La isomerización irreversible:
A B
Serealiza en un reactor intermitente, donde se obtuvieron los siguientes datos de
concentración contra tiempo:
t, min.
CA, mol/dm3
0
4.0
3
2.89
5
2.25
8
1.45
10
1.0
12
0.65
15
0.25
17.5
0.02
a) Determine el orden de reacción, , y el coeficiente cinético, kA.
b) Si fuera posible repetir este experimento para determinar la cinética, ¿Qué haría usted
diferente? ¿Se realizaría la corrida atemperatura mayor, igual o más alta?, ¿Tomaría los
mismos puntos? Expliqué.
c) Se cree que el técnico cometió un error de dilución en la concentración tomada a los
17.5 minutos. ¿Qué piensa usted?
3. (J. M. Smith)
Se desea diseñar un reactor tubular para la producción de butadieno por medio de la
reacción en fase gaseosa:
C4H5 C4H6 + H2O
Para ello debe determinarse la ecuación de velocidad dereacción. Por una parte se sabe que
la reacción puede considerarse irreversible y de primer orden. Por el otro se realizó una
serie de experiencias para determinar el comportamiento de k con la temperatura. Se
obtuvieron los siguientes datos:
Temperatura [=] ºC 559 582 604 627 649
k [=] L-1
0.28 0.82 2.00 5.00 10.8
Determine el comportamiento del coeficiente cinético k, en función de latemperatura.
1/9
Dr. Rogelio Cuevas García
Serie de problemas
Ingeniería de Reactores
4. Problemas 3.15 y 3.16 (Levenspiel 3ra edición)
La sacarosa se hidroliza a la temperatura ambiente por la acción catalítica de la enzima
sucrosa del siguiente modo:
sacarasa
sacarosa
productos
Partiendo de una concentración de sacarosa CA0=1.0 mmol/L y de una concentración de
enzima CE0=0.01 mmol/L. Seobtuvieron los siguientes datos en un reactor intermitente
(Las concentraciones se han calculado a partir del ángulo de rotación óptica):
CA,
0.84 0.68 0.53 0.38 0.27 0.16 0.09 0.04 0.018 0.006 0.0025
mmol/L
t, h
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Comprobar si estos datos se pueden ajustar por una ecuación cinética del tipo de MichaelisMenten, o
rA
k 3C AC E 0
C A CM
Si el ajuste es razonable, calcular losvalores de k3 y CM, Utilizar el método integral de
análisis de datos.
Reactores ideales isotérmicos.
5. Problema 5.3 (O. Levenspiel, 2da Edicón)
En reactor discontinuo se planifica la conversión de A en R. La reacción se efectúa en fase
líquida; La estequiometría de la reacción es: A→B; y la velocidad de reacción es la
indicada en la tabla 5-P3. Calcúlese el tiempo que debe reaccionar cada cargapara que la
concentración descienda de CA0=1.3 mol/L a CA=0.3 mol/L.
Tabla 5-P3
CA, mol/L
(-RA),
mol/(L*min)
0.1 0.2
0.1 0.3
0.3
0.5
0.4
0.6
0.5
0.5
0.6
0.25
0.7
0.1
0.8
0.06
1.0
0.05
1.3
2.0
0.045 0.042
6. (Problema 5.4 Levenspiel 2da edición, modificado)
Utilizando los datos del problema 5.3 calcule el tiempo espacial () necesario para que la
concentración descienda desde CA0=1.3mol/L a CAS=0.3 mol/L en un reactor CSTR
7. (Problema 5.5, Levenspiel 2da edición)
a) Para el problema 5.3 calcule el tamaño del reactor de mezcla completa par alcanzar una
conversión de 75% con una alimentación de 1000 mol/hr (CA0=1.2 mol/L).
b) Repítase el apartado A si se duplica el caudal de alimentación, es decir se desean tratar
2000 moles de A/hr.
2/9
Dr. Rogelio Cuevas García
Serie de...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.